Vamos a ver los canales y las tramas que hay en las comunicaciones móviles…
Empecemos con los canales ...
En comunicaciones móviles, nos encontramos con dos tipos de canales:
BCH: Son canales de información general.
Son unidireccionales, teniendo solamente sentido descendente (EB → todos MS).
Sirven como canal baliza: se encargan de la identificación de los MS, de la sincronización, y de la monitorización.
En ciertas tramas ocupan el primer time-slot (TS), TS0, y se dividen en tres canales:
CCCH: Es un canal de de uso común a todos los dispositivos móviles (MS).
La información es referida a un solo MS, para buscar a un abonado, asignarle canal o recibir peticiones, sean ascendentes o descendentes.
CCCH ocupa el time-slot TS0 de tramas que no están ocupadas por BCH o vacío (idle), al que acceden tres canales:
Canal de paginado (Paging Channel, PCH): Es de sentido descendente. Busca un móvil a partir de su IMSI, le notifica que tiene una llamada y pide confirmación a través del canal RACH. También radiodifunde mensajes de texto ASCII (SMS).
Canal de acceso aleatorio (Random Access Channel, RACH): Es de sentido ascendente y emplea ALOHA ranurado. El móvil lo emplea para el paging o para iniciar una llamada. La estación base responde asignando canal y SDCCH a través de AGCH.
Canal de concesión de acceso (Access Grant Channel, AGCH): Es de sentido descendente. Contiene instrucciones para que el móvil opere en un canal físico.
DCCH: Son canales dedicados en los que es necesaria una asignación de tráfico.
Son bidireccionales y se emplean en cualquier time-slot que no sea TS0.
Hay tres tipos:
Cada canal físico transporta canales lógicos de tráfico y señalización.
Las tramas se pueden agrupar de diversas formas:
Como nota curiosa, las tramas se numeran referidas a la hipertrama.
Cada usuario transmite una ráfaga de datos durante su TS asignado, igual a la parte útil más el período de guarda.
Existen diversos tipos de ráfagas:
Ráfaga normal (Normal burst)
Esta ráfaga es usada tanto en canales de tráfico (TCH) como en canales de control (CCH), excepto FCCH, SCH y RACH. Su estructura es la siguiente:
TB son los bits de cabecera y de cola (tail bits). Son siempre 000, patrón de inicio/fin para el algoritmo del ecualizador.
Los datos cifrados son 114 bits de información de datos o voz codificada. Están protegidos frente a escuchas y se dividen en dos grupos de 57 bits.
Cada grupo tiene al principio un bit indicador (stealing flag) que indica si los 57 bits siguientes son de información o FACCH.
La secuencia de entrenamiento, situada entre ambos grupos de datos cifrados, es conocida por el receptor. Sirve para evaluar la respuesta del canal y adaptar el ecualizador*.
El período de guarda, de unos 30 μs. Este período, combinado con un adelantamiento en el tiempo (time advance) del envío de la ráfaga evita colisiones entre ráfagas que podrían resultar en mezcla y pérdida de información y que, por supuesto, la comunicación fracase.
Ráfaga de corrección de frecuencia (Frequency correction burst)
Esta ráfaga es usada por el canal de control de frecuencia, FCCH, y permite la sincronización del móvil ajustando su frecuencia. Su estructura es la siguiente:
En comunicaciones móviles, nos encontramos con dos tipos de canales:
- Canales de tráfico (TCH)
- Canales de control (CCH).
Canales de tráfico
Los canales de tráfico se dividen principalmente en dos grupos:- Completos, con transmisión a tasa completa.
Partiendo de TCH/F, de 22,8 Kbps, obtenemos: - TCH/FS (13 Kbps), llamado canal de voz de tasa completa (Full rate speech channel).
- TCH/F9,6 (9,6 Kbps), llamado canal de datos de tasa completa (Full rate data channel).
- TCH/F4,8 (4,8 Kbps).
- TCH/F2,4 (2,4 Kbps).
- Mitad, con transmisión a mitad de la tasa completa.
Partiendo de TCH/H, de 11,4 Kbps, - TCH/HS (6,5 Kbps), el llamado canal de voz de tasa mitad (Half rate speech channel).
- TCH/F4,8 (4,8 Kbps), el llamado canal de datos de tasa mitad (Half rate data channel).
- TCH/H2,4 (2,4 Kbps).
Canales de control
Los canales de control se dividen en tres tipos:- Canales de transmisión (Broadcast Channels, BCH)
- Canales de control común (Common Control Channel, CCCH)
- Canales de control dedicado (Dedicated Control Channel, DCH)
BCH: Son canales de información general.
Son unidireccionales, teniendo solamente sentido descendente (EB → todos MS).
Sirven como canal baliza: se encargan de la identificación de los MS, de la sincronización, y de la monitorización.
En ciertas tramas ocupan el primer time-slot (TS), TS0, y se dividen en tres canales:
- Canal de control de transmisión (Broadcast Control Channel, BCCH):
Este canal de control radiodifunde información como identidad de celda y red, características operativas y lista de canales en uso. Utiliza una ráfaga normal y las tramas de 2 a 5 de la multitrama de control. - Canal de control de frecuencia (Frequency Control Channel, FCCH):
Informa sobre la frecuencia a la que está la estación base y utiliza ráfaga de corrección de frecuencia. Utiliza la trama 0 y a partir de ahí cada diez tramas de la multitrama de control. - Canal de sincronización (Synchronization Channel, SCH): Identifica la estación base por su número BSIC (Base Station Identity Code) y el número de trama empleada en ese momento. Utiliza una ráfaga de sincronización y es la trama siguiente a la que contiene a FCCH.
La información es referida a un solo MS, para buscar a un abonado, asignarle canal o recibir peticiones, sean ascendentes o descendentes.
CCCH ocupa el time-slot TS0 de tramas que no están ocupadas por BCH o vacío (idle), al que acceden tres canales:
Canal de paginado (Paging Channel, PCH): Es de sentido descendente. Busca un móvil a partir de su IMSI, le notifica que tiene una llamada y pide confirmación a través del canal RACH. También radiodifunde mensajes de texto ASCII (SMS).
Canal de acceso aleatorio (Random Access Channel, RACH): Es de sentido ascendente y emplea ALOHA ranurado. El móvil lo emplea para el paging o para iniciar una llamada. La estación base responde asignando canal y SDCCH a través de AGCH.
Canal de concesión de acceso (Access Grant Channel, AGCH): Es de sentido descendente. Contiene instrucciones para que el móvil opere en un canal físico.
DCCH: Son canales dedicados en los que es necesaria una asignación de tráfico.
Son bidireccionales y se emplean en cualquier time-slot que no sea TS0.
Hay tres tipos:
- Canal de control dedicado independiente (Stand-alone Dedicated Control Channel, SDCCH):
Proporciona servicios de señalización requeridos por los usuarios. Va tras la conexión del móvil con la estación base y antes de la asignación de un canal de tráfico. También puede ocupar TS0 si hay poca demanda de BCH o CCCH. - Canal de control asociado lento (Slow Associated Control Channel, SACCH):
Se asocia a un canal de tráfico o a SDCCH. Proporciona información de control para mantener el enlace.
Canal de control asociado rápido (Fast Associated Control Channel, FACCH): Se asocia a TCH y se emplea para mensajes urgentes. “Roba” trama del TCH asociado (stealing bits).
Tramas
En comunicaciones móviles, cada portadora contiene tramas de 8 intervalos llamados time-slots (TS), numerados del 0 al 7, cada uno de 577 μs (unos 156’25 bits por TS si la portadora de RF modulada va a una velocidad de 270’838 Kbps). ), con acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, Time Division Multiple Access).Cada canal físico transporta canales lógicos de tráfico y señalización.
Las tramas se pueden agrupar de diversas formas:
- Multitrama: puede agrupar 26 ó 51 tramas, cada una con 8 intervalos.
- Supertrama: agrupa 1326 tramas (51 multitramas de 26 ó 26 multitramas de 51).
- Hipertrama: agrupa 2715648 tramas (2048 supertramas).
Como nota curiosa, las tramas se numeran referidas a la hipertrama.
Ráfagas
Tal y como se vio en la anterior entrada, cada tipo canal se reparte en diversos intervalos de tiempo.Estos canales utilizan ráfagas, que son el formato de información dentro del intervalo de tiempo de cada trama.Cada usuario transmite una ráfaga de datos durante su TS asignado, igual a la parte útil más el período de guarda.
Existen diversos tipos de ráfagas:
Ráfaga normal (Normal burst)
Esta ráfaga es usada tanto en canales de tráfico (TCH) como en canales de control (CCH), excepto FCCH, SCH y RACH. Su estructura es la siguiente:
TB son los bits de cabecera y de cola (tail bits). Son siempre 000, patrón de inicio/fin para el algoritmo del ecualizador.
Los datos cifrados son 114 bits de información de datos o voz codificada. Están protegidos frente a escuchas y se dividen en dos grupos de 57 bits.
Cada grupo tiene al principio un bit indicador (stealing flag) que indica si los 57 bits siguientes son de información o FACCH.
La secuencia de entrenamiento, situada entre ambos grupos de datos cifrados, es conocida por el receptor. Sirve para evaluar la respuesta del canal y adaptar el ecualizador*.
El período de guarda, de unos 30 μs. Este período, combinado con un adelantamiento en el tiempo (time advance) del envío de la ráfaga evita colisiones entre ráfagas que podrían resultar en mezcla y pérdida de información y que, por supuesto, la comunicación fracase.
Ráfaga de corrección de frecuencia (Frequency correction burst)
Esta ráfaga es usada por el canal de control de frecuencia, FCCH, y permite la sincronización del móvil ajustando su frecuencia. Su estructura es la siguiente:
Bits de cabecera y cola (TB).
Bits fijos. Son todos cero.
Período de guarda de unos 30 μs.
Ráfaga de sincronización (Synchronization burst)
Esta ráfaga es usada por el canal de sincronización, SCH. Su estructura es la siguiente:
Bits de cabecera y cola (TB).
Datos cifrados. En estos datos se encuentran tanto el código de identificación de la PLMN como el código de identificación de la estación base (BSIC).
Secuencia de sincronización entre los dos grupos de datos cifrados.
Período de guarda de unos 30 μs.
Ráfaga de acceso (Access burst)
Esta ráfaga es usada por el canal de acceso aleatorio, RACH. Su estructura es la siguiente:
Bits de cabecera y cola (TB). En este caso, tenemos 8 bits de cabecera y 3 de cola, en vez de 3 en ambos.
Datos cifrados. En estos datos se encuentran tanto el código de identificación de la PLMN como el código de identificación de la estación base (BSIC).
Secuencia de sincronización entre los dos grupos de datos cifrados.
Período de guarda de unos 30 μs.
Ráfaga de acceso (Access burst)
Esta ráfaga es usada por el canal de acceso aleatorio, RACH. Su estructura es la siguiente:
Bits de cabecera y cola (TB). En este caso, tenemos 8 bits de cabecera y 3 de cola, en vez de 3 en ambos.
Secuencia de sincronización.
Datos cifrados, que contienen información de acceso e identidad del dispositivo móvil.
Período de guarda de unos 252 μs. La primera vez que accede el móvil puede hacerlo mal e incluso estar lejos del límite de la estación base, con lo que puede llegar tarde y meterse en un intervalo que no es el suyo. Es por eso que necesita una guarda mayor.
Ráfaga de relleno (Dummy burst)
Esta ráfaga no contiene información útil. Se transmite únicamente cuando no se están empleando los canales y hay que mantenerlos ocupados. Su estructura es la misma que la de una ráfaga normal, pero los datos cifrados son sustituidos por una secuencia fija:
Datos cifrados, que contienen información de acceso e identidad del dispositivo móvil.
Período de guarda de unos 252 μs. La primera vez que accede el móvil puede hacerlo mal e incluso estar lejos del límite de la estación base, con lo que puede llegar tarde y meterse en un intervalo que no es el suyo. Es por eso que necesita una guarda mayor.
Ráfaga de relleno (Dummy burst)
Esta ráfaga no contiene información útil. Se transmite únicamente cuando no se están empleando los canales y hay que mantenerlos ocupados. Su estructura es la misma que la de una ráfaga normal, pero los datos cifrados son sustituidos por una secuencia fija:
Anexo
*Ecualizador
En un receptor óptimo se persigue la adaptación al tipo de canal. Si el comportamiento del canal es desconocido, se puede crear un modelo matemático del canal, el filtro. Para conocer las características del filtro, se introduce una señal conocida (de entrenamiento) en el filtro y observa la salida.
Los ecualizadores son un tipo de filtro ajustable capaz de trabajar en un medio desconocido y variante con el tiempo, basándose en un algoritmo en tiempo real recursivo para actualizar los coeficientes. Al conocer los datos, el ecualizador puede crear el modelo de canal y calcular la secuencia transmitida más probable.
El ecualizador utiliza una función de entrenamiento y de seguimiento. En cada ráfaga se envía una secuencia de entrenamiento, empleándose un reentrenamiento periódico.
La norma GSM no especifica qué ecualizador usar.
Comentarios
Publicar un comentario